Imagínese cuánto podría lograr si los circuitos de su computadora portátil y teléfono celular funcionaran 10 veces más rápido, y tu batería duró 10 veces más, de lo que hacen ahora.

Para comprender la tecnología del mañana, y la de hoy, hay que volver a las ecuaciones desarrolladas por los físicos en la década de 1930. Uno de estos físicos fue Hermann Weyl, quien en 1937 teorizó la existencia de fermiones Weyl, partículas sin masa que podrían transportar carga eléctrica a altas velocidades. Nadie ha observado estas partículas de forma aislada, pero los fermiones de Weyl se han detectado en una clase especial de materiales llamados semimetales de Weyl. En 2015, un equipo de investigación de Princeton descubrió que el arseniuro de tantalio es un semimetal de Weyl, y desde entonces, equipos de todo el mundo están estudiando otros materiales para ver si exhiben las propiedades predichas por Weyl.

Ahora, un equipo de ingenieros eléctricos de la Universidad de Delaware ha descubierto que los nuevos materiales semimetálicos, aleaciones de germanio y estaño, tienen propiedades como los semimetales de Weyl. Esto no ha sido observado antes por ningún otro grupo de investigación.

El equipo está dirigido por James Kolodzey, Charles Black Evans Profesor de Ingeniería Eléctrica e Informática, que estudia el flujo de corriente eléctrica a través de materiales.

"Históricamente, Los ingenieros eléctricos han intentado clasificar los materiales desde un punto de vista electrónico y óptico, "Dijo Kolodzey. Por ejemplo, metales como el cobre y el aluminio conducen bien la electricidad debido al movimiento de electrones, las partículas subatómicas que llevan carga eléctrica. "En metales, los electrones están un poco sueltos y fluyen con facilidad, ", dijo Kolodzey. Es por eso que el cobre se usa en el cableado para llevar electricidad a los edificios.

Los semimetales conducen la electricidad, también, pero no tan eficientemente como lo han hecho los metales. Sin embargo, la corriente puede moverse más rápido a través de semimetales que a través de semiconductores, los materiales como el silicio que se usan comúnmente en los chips de computadora, celulares, y otros productos electrónicos de consumo omnipresentes.

"Los electrones en un semimetal de Weyl son muy rápidos, 10 veces más rápido que en un semiconductor convencional, por lo que esperaríamos que los posibles circuitos de Weyl tuvieran velocidades mucho más altas, " él dijo.

El grupo de Kolodzey ha demostrado que los materiales que están estudiando, telururo de molibdeno y aleaciones de germanio estaño, actúan como semimetales de Weyl. Por ejemplo, son muy sensibles a la luz que vibra en un patrón circular, una propiedad de los semimetales de Weyl que podría ser particularmente útil en aplicaciones ópticas y electrónicas, desde la teledetección hasta la medicina y más.

"En la Universidad de Delaware, estamos tratando de utilizar la ingeniería eléctrica para hacer cosas con estos materiales, ", dijo Kolodzey." Queremos aplicaciones y dispositivos prácticos, desde transistores hasta diodos y componentes de circuitos integrados. En lugar de utilizar semiconductores, queremos hacerlos con semimetales Weyl. A diferencia de todos los semimetales Weyl conocidos, las aleaciones de germanio-estaño son compatibles con los procesos de fabricación de circuitos de silicio ".

Estos dispositivos podrían, En teoria, operan a altas velocidades pero con bajos requerimientos de energía. Incluso en uso intensivo, las computadoras portátiles y los teléfonos celulares no se sobrecalentarían, y las baterías durarían mucho más que ahora.

Los materiales que investiga el equipo de Kolodzey también podrían utilizarse para optimizar las células solares, que convierten la energía luminosa en electricidad, y también para hacer detectores de luz infrarroja, para imágenes térmicas.